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    WebSocket的JavaScript例子

    Author:zhoulujun@live.cn Date:

    详细解读一个简单html5 WebSocket的Js实例教程,附带完整的javascript websocket实例源码,以及实例代码效果演示页面,并对本实例的核心代码进行了深入解读。从WebSocket通讯三个阶段(打开握手、数据传递、关闭握手)进行了探讨

    在HTML5规范中,我最喜欢的Web技术就是正迅速变得流行的WebSocket API。WebSocket提供了一个受欢迎的技术,以替代我们过去几年一直在用的Ajax技术。这个新的API提供了一个方法,从客户端使用简单的语法有效地推动消息到服务器。让我们看一看HTML5的WebSocket API:它可用于客户端、服务器端。而且有一个优秀的第三方API,名为Socket.IO。


    一、什么是WebSocket API?

    WebSocket API是下一代客户端-服务器的异步通信方法。该通信取代了单个的TCP套接字,使用ws或wss协议,可用于任意的客户端和服务器程序。WebSocket目前由W3C进行标准化。WebSocket已经受到Firefox 4、Chrome 4、Opera 10.70以及Safari 5等浏览器的支持。

    严格地说,WebSocket技术不属于HTML5,这个技术是对HTTP无状态连接的一种革新,本质就是一种持久性socket连接,在浏览器客户端通过javascript进行初始化连接后,就可以监听相关的事件和调用socket方法来对服务器的消息进行读写操作。与Ajax相比,Ajax技术需要客户端发起请求,而WebSocket服务器和客户端可以彼此相互推送信息;XHR受到域的限制,而WebSocket允许跨域通信,这个特性导致我们至少可以用来做远控。




    WebSocket API最伟大之处在于服务器和客户端可以在给定的时间范围内的任意时刻,相互推送信息。WebSocket并不限于以Ajax(或XHR)方式通信,因为Ajax技术需要客户端发起请求,而WebSocket服务器和客户端可以彼此相互推送信息;XHR受到域的限制,而WebSocket允许跨域通信。

    WebSocket实现了全双工通信,使WEB上的真正的实时通信成为可能。浏览器和服务器只需要做一个握手的动作,然后,浏览器和服务器之间就形成了一条快速通道。两者之间就直接可以数据互相传送。在WebSocket协议中,为我们实现即时服务带来了三个好处:


    客户端和服务器端之间数据传输时请求头信息比较小,大概2个字节。

    服务器和客户端可以相互主动的发送数据给对方。

    不需要多次创建TCP请求和销毁,节约宽带和服务器的资源。

    WebSocket的官方地址是:www.websocket.org,其中给出了一些样例,可以直接在线测试。



    Ajax技术很聪明的一点是没有设计要使用的方式。WebSocket为指定目标创建,用于双向推送消息。

    二、WebSocket API的用法


    使用一个文本编辑器,把下面代码复制保存在一个 websocket.html 文件中,然后只要在浏览器中打开它,页面就会使用 websocket 自动连接,发送一个消息,显示接受到的服务器响应,然后关闭连接。

    <!DOCTYPE html>  
    <meta charset="utf-8" />  
    <title>WebSocket Test</title>  
    <script language="javascript"type="text/javascript">  
        var wsUri ="ws://echo.websocket.org/"; 
        var output;  
        
        function init() { 
            output = document.getElementById("output"); 
            testWebSocket(); 
        }  
     
        function testWebSocket() { 
            websocket = new WebSocket(wsUri); 
            websocket.onopen = function(evt) { 
                onOpen(evt) 
            }; 
            websocket.onclose = function(evt) { 
                onClose(evt) 
            }; 
            websocket.onmessage = function(evt) { 
                onMessage(evt) 
            }; 
            websocket.onerror = function(evt) { 
                onError(evt) 
            }; 
        }  
     
        function onOpen(evt) { 
            writeToScreen("CONNECTED"); 
            doSend("WebSocket rocks"); 
        }  
     
        function onClose(evt) { 
            writeToScreen("DISCONNECTED"); 
        }  
     
        function onMessage(evt) { 
            writeToScreen('<span style="color: blue;">RESPONSE: '+ evt.data+'</span>'); 
            websocket.close(); 
        }  
     
        function onError(evt) { 
            writeToScreen('<span style="color: red;">ERROR:</span> '+ evt.data); 
        }  
     
        function doSend(message) { 
            writeToScreen("SENT: " + message);  
            websocket.send(message); 
        }  
     
        function writeToScreen(message) { 
            var pre = document.createElement("p"); 
            pre.style.wordWrap = "break-word"; 
            pre.innerHTML = message; 
            output.appendChild(pre); 
        }  
     
        window.addEventListener("load", init, false);  
    </script>  
    <h2>WebSocket Test</h2>  
    <div id="output"></div>  
    </html>

     

    主要代码解读:

    申请一个WebSocket对象,参数是需要连接的服务器端的地址,同http协议使用http://开头一样,WebSocket协议的URL使用ws://开头,另外安全的WebSocket协议使用wss://开头。。

    var wsUri ="ws://echo.websocket.org/";
    websocket = new WebSocket(wsUri);

    WebSocket对象一共支持四个消息 onopen, onmessage, onclose和onerror,

    我们可以看出所有的操作都是采用消息的方式触发的,这样就不会阻塞UI,使得UI有更快的响应时间,得到更好的用户体验。

    当Browser和WebSocketServer连接成功后,会触发onopen消息;

    websocket.onopen = function(evt) {
    };

    如果连接失败,发送、接收数据失败或者处理数据出现错误,browser会触发onerror消息;

    websocket.onerror = function(evt) {
    };

    当Browser接收到WebSocketServer发送过来的数据时,就会触发onmessage消息,参数evt中包含server传输过来的数据;

    websocket.onmessage = function(evt) {
    };

    当Browser接收到WebSocketServer端发送的关闭连接请求时,就会触发onclose消息。

    websocket.onclose = function(evt) {
    };

    WebSocket与TCP、HTTP的关系WebSocket与http协议一样都是基于TCP的,所以他们都是可靠的协议,Web开发者调用的WebSocket的send函数在browser的实现中最终都是通过TCP的系统接口进行传输的。

    WebSocket和Http协议一样都属于应用层的协议,那么他们之间有没有什么关系呢?答案是肯定的,WebSocket在建立握手连接时,数据是通过http协议传输的,但是在建立连接之后,真正的数据传输阶段是不需要http协议参与的。NewImage

    推荐另外一篇node.js+websocket文章

     

    WebSocket通讯详细解读:

    从下图可以明显的看到,分三个阶段:

    1. 打开握手

    2. 数据传递

    3. 关闭握手

     

     

    下图显示了WebSocket主要的三步 浏览器和 服务器端分别做了那些事情。

     

        NewImage

     

    WebSocket的优点

    a)、服务器与客户端之间交换的标头信息很小,大概只有2字节;

    b)、客户端与服务器都可以主动传送数据给对方;

    c)、不用频率创建TCP请求及销毁请求,减少网络带宽资源的占用,同时也节省服务器资源;

    建立连接的握手

    当Web应用程序调用new WebSocket(url)接口时,Browser就开始了与地址为url的WebServer建立握手连接的过程。

    1. Browser与WebSocket服务器通过TCP三次握手建立连接,如果这个建立连接失败,那么后面的过程就不会执行,Web应用程序将收到错误消息通知。

    2. 在TCP建立连接成功后,Browser/UA通过http协议传送WebSocket支持的版本号,协议的字版本号,原始地址,主机地址等等一些列字段给服务器端。

    3. WebSocket服务器收到Browser/UA发送来的握手请求后,如果数据包数据和格式正确,客户端和服务器端的协议版本号匹配等等,就接受本次握手连接,并给出相应的数据回复,同样回复的数据包也是采用http协议传输。

    4. Browser收到服务器回复的数据包后,如果数据包内容、格式都没有问题的话,就表示本次连接成功,触发onopen消息,此时Web开发者就可以在此时通过send接口想服务器发送数据。否则,握手连接失败,Web应用程序会收到onerror消息,并且能知道连接失败的原因。

    这个握手很像HTTP,但是实际上却不是,它允许服务器以HTTP的方式解释一部分handshake的请求,然后切换为websocket

    数据传输

    WebScoket协议中,数据以帧序列的形式传输。

    考虑到数据安全性,客户端向服务器传输的数据帧必须进行掩码处理。服务器若接收到未经过掩码处理的数据帧,则必须主动关闭连接。

    服务器向客户端传输的数据帧一定不能进行掩码处理。客户端若接收到经过掩码处理的数据帧,则必须主动关闭连接。

    针对上情况,发现错误的一方可向对方发送close帧(状态码是1002,表示协议错误),以关闭连接。

    关闭WebSocket(握手)

    Image006 1
    使用Wireshark监控到的上面WebSocket例子的数据。

    GET / HTTP/1.1
    
      Upgrade: websocket
    
      Connection: Upgrade
    
      Host: echo.websocket.org
    
      Origin: null
    
      Pragma: no-cache
    
      Cache-Control: no-cache
    
      Sec-WebSocket-Key: Qcgtb1RJ6HceeTRLPFux/A==
    
      Sec-WebSocket-Version: 13
    
      Sec-WebSocket-Extensions: x-webkit-deflate-frame
    
      Cookie: __utma=9925811.951031439.1365242028.1365980711.1366068689.5; __utmc=9925811; __utmz=9925811.1365242028.1.1.utmcsr=websocket.org|utmccn=(referral)|utmcmd=referral|utmcct=/
    
      HTTP/1.1 101 Web Socket Protocol Handshake
    
      Upgrade: WebSocket
    
      Connection: Upgrade
    
      Sec-WebSocket-Accept: 84Qpane33QhxOmcz8bGkFdE1AHk=
    
      Server: Kaazing Gateway
    
      Date: Tue, 16 Apr 2013 09:51:25 GMT
    
      Access-Control-Allow-Origin: null
    
      Access-Control-Allow-Credentials: true
    
      Access-Control-Allow-Headers: content-type
    
      Access-Control-Allow-Headers: authorization
    
      Access-Control-Allow-Headers: x-websocket-extensions
    
      Access-Control-Allow-Headers: x-websocket-version
    
      Access-Control-Allow-Headers: x-websocket-protocol

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